Der Standort von AT2018cow in einer Galaxie namens CGCG 137-068. (SDSS) Die Ursache eines mysteriösen kosmischen Kabooms – so hell, dass es zur Klassifizierung eines neuen führte Typ der Weltraumexplosion – könnte nun enthüllt worden sein.
Laut einer Analyse des Ereignisses von 2018 mit dem Spitznamen „die Kuh“ (AT2018cow) handelte es sich wahrscheinlich um eine ungewöhnliche Art von Kernkollaps-Supernova, die zur Bildung eines kompakten kosmischen Objekts führte, entweder a Neutronenstern oder ein kleines schwarzes Loch .
„Wir haben wahrscheinlich die Geburt eines kompakten Objekts in einer Supernova entdeckt“ sagt der Astronom Dheeraj Pasham vom Kavli-Institut für Astrophysik und Weltraumforschung des MIT.
„Das passiert bei normalen Supernovae, aber wir haben es noch nie gesehen, weil es ein so chaotischer Prozess ist.“ Wir glauben, dass diese neuen Erkenntnisse Möglichkeiten eröffnen, ein Baby zu finden Schwarze Löcher oder Baby-Neutronensterne.'
Die Kuh wurde am 16. Juni 2018 entdeckt und war sofort faszinierend. Sie war unglaublich kurz und unglaublich hell, etwa 100-mal heller als eine typische Supernova. Das ist so hell, dass zunächst angenommen wurde, die Kuh käme aus der Milchstraße. Die Astronomen waren verblüfft, als sie herausfanden, dass es tatsächlich von einer 200 Millionen Lichtjahre entfernten Galaxie ausging.
Seit der Kuh wurden weitere Explosionen mit ähnlichem Profil identifiziert. Sie wurden „Fast Blue Optical Transients“ genannt FBOTs , und Astronomen waren bestrebt, ihren Ursachen auf den Grund zu gehen.
Eine mögliche Option wäre eine Flutwelle, die von einem Schwarzen Loch ausgeht und ein anderes dichtes Objekt verschlingt. wie zum Beispiel ein Weißer Zwerg ; oder von einem Schwarzen Loch mittlerer Masse, das mehr als das 850-fache der Masse der Sonne hat und einem vorbeiziehenden Stern Material entzieht.
Eine andere Möglichkeit war eine Art Kernkollaps-Supernova, bei der ein Sternkern, der nicht mehr durch den äußeren Druck der Fusion gestützt wird, unter seiner eigenen Schwerkraft zu einem ultradichten Objekt kollabiert.
Eine Möglichkeit herauszufinden, welches dieser Szenarien am wahrscheinlichsten war, bestand darin, sich die Röntgendaten genauer anzusehen. Das haben Pasham und sein Team also getan.
„Dieses Signal war im Röntgenbereich nah dran und auch hell, was meine Aufmerksamkeit erregte.“ Pasham sagt . „Das erste, was mir in den Sinn kommt, ist, dass ein wirklich energiereiches Phänomen Röntgenstrahlen erzeugt.“ Deshalb wollte ich die Idee testen, dass sich im Kern der Kuh ein Schwarzes Loch oder ein kompaktes Objekt befindet.“
Die von ihnen analysierten Daten stammten vom Röntgenteleskop Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER) der NASA, das an der Internationalen Raumstation angeschlossen ist. Nach der Entdeckung der Kuh beobachtete NICER das Objekt etwa 60 Tage lang, um Röntgendaten über sein Post-Nova-Verhalten zu sammeln.
In diesen Daten fanden die Forscher heraus, dass etwas in der Kuh während der gesamten Dauer des 60-tägigen Beobachtungszeitraums in weichen Röntgenstrahlen pulsierte und alle 4,4 Millisekunden einen Ausbruch ausstieß. Diese Periodizität stellt ziemlich strenge Beschränkungen für den physikalischen Mechanismus dar, der die Röntgenstrahlen erzeugt; Was auch immer es ist, es darf nicht größer als 1.000 Kilometer (621 Meilen) sein.
„Das Einzige, was so klein sein kann, ist ein kompaktes Objekt – entweder ein Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch“, Pasham sagt .
Die Stärke des Signals schränkt auch die Masse des Objekts ein. Sie darf nicht größer als das 800-fache der Sonnenmasse sein, was eine Gezeitenstörung eines Schwarzen Lochs mittlerer Masse ausschließt. Auch dies deutet auf einen Kernkollaps hin.
Die periodischen Pulsationen könnten durch unterschiedliche Mechanismen erzeugt werden, je nachdem, um welches kompakte Objekt es sich handelt. Wenn es sich um einen Neutronenstern handelt, könnte seine Rotationsgeschwindigkeit 4,4 Millisekunden betragen. Wenn es sich um ein Schwarzes Loch handelt, könnte die Emission durch einen Fallback entstehen – Material, das während der Supernova herausgeschleudert wurde und in das neugeborene Schwarze Loch zurückfällt und dabei Röntgenemissionen erzeugt.
Allerdings gibt es bei beiden Modellen noch einige unbeantwortete Fragen. Für einen Neutronenstern ist die Enge des Frequenzbereichs der Emissionen schwer zu erklären. Für ein Schwarzes Loch sind Eigenschaften wie die Helligkeit und Stabilität der Röntgenstrahlung schwer zu erklären.
Zukünftige Studien der Kuh und anderer FBOTs könnten dazu beitragen, diese offenen Probleme zu lösen.
Und sie könnten uns auch helfen, einige der extremsten Objekte im Universum besser zu verstehen.
„Immer wenn es ein neues Phänomen gibt, herrscht die Aufregung, dass es etwas Neues über das Universum erzählen könnte“, Pessach-Notizen .
„Bei FBOTs haben wir gezeigt, dass wir ihre Pulsationen im Detail untersuchen können, auf eine Weise, die im optischen Bereich nicht möglich ist.“ Das ist also eine neue Möglichkeit, diese neugeborenen kompakten Objekte zu verstehen.“
Die Forschung wurde veröffentlicht in Naturastronomie .